Хөдөлгүүрийн ажиллагаанд цахилгаан сенсорын нөлөө

Цилиндр тэнхлэгийн байршил хэмжигч сенсорын ажиллах зарчим ба яагаад чухал болохыг

Зарчим: Цилиндр тэнхлэгийн байршил хэмжигч сенсор хэрхэн эргэлтийн хурд болон байршлыг хянах вэ

Хөдөлгүүрийн тэнхлэгийн сенсор нь хөдөлгүүрийн тэнхлэг дээр байрладаг, цоорхой гэж нэрлэгддэг жижиг ороомогийг илрүүлэх замаар ажилладаг. Цоорхой бүр өнгөрөх тутамд жижиг хүчдэлийн импульс үүсдэг. Эдгээр сенсорууд ихэвчлэн соронзон зарчим эсвэл Холлын эффект дээр үндэслэсэн технологийг ашиглан бүх мэдээллийг ЕСU (Engine Control Unit) руу илгээдэг. Энэ нь юу гэсэн үг вэ гэвэл, ECU нь хөдөлгүүр ямар хурдтай эргэж байгааг нарийвчлалтай тодорхойлох боломжтой бөгөөд SAE-ийн 2021 оны судалгаагаар хурд нь ойролцоогоор ±2 RPM-ийн нарийвчлалтай тодорхойлогдоно. Мөн поршень бүрийн байрлалыг хөдөлгүүрийн тэнхлэгийн өнцгөөр ойролцоогоор 0.1 градусын нарийвчлалтай мэдэрдэг. Энэ бүх бодит цагийн мэдээлэл нь хөдөлгүүр 6,000 RPM-ээс хэтэрсэн ч гэсэн шаталтын цаг хугацааг маш нарийвчлалтай барьж байдаг. Чадал ба түлшний хэмнэлтийг тэнцвэртэй байлгахыг оролдож буй машин үйлдвэрлэгчдэд ийм нарийвчлалтай мэдээлэл дизайн шийдвэрүүдэд томоохон нөлөө үзүүлдэг.

Хөдөлгүүрийн тэнхлэгийн сенсорын үүрэг: Орчин үеийн хөдөлгүүрийн удирдлагын системүүд

Өнөөгийн хөдөлгүүрийн удирдлагын нэгжүүд нь секунд тутамд ойролцоогоор 300 уншлага авч байгаа цахилгааны датчикаас ирэх мэдээллийг боловсруулдаг. Энэ нь искэрийг хаана асаах, түлшний саванг хичнээн удаан нээлттэй байлгах, мөн шаардлагатай бол хувиргачийн цаг тохируулгыг засварлах зэрэг үйлдлүүдийг хянах боломжийг олгодог. Өнгөрсөн жилийн Бош инженерүүдийн судалгаагаар эдгээр дохиог боловсруулахад 50 микросекундээс илүу хугацаа алдалт нь шаталтын үр дүнтэй ажиллагааг 8%-12% хооронд бууруулдаг. Энэ юу гэсэн үг вэ гэвэл шатаагүй түлш их хэмжээтэй гарч, хорт ууршилтанд хувирдаг. Цаг тохируулгын мэдээллийн гол эх үүсвэр болох энэ датчик нь хөдөлгүүр ямар ч жолоодох нөхцөлд өдөр бүр гладно ажиллахыг боломж болгодог ухаалаг хяналтын системийг боломжжуулдаг.

Цахилгааны датчикаас авсан мэдээллийн тусламжтайгаар механик цаг тохируулгаас дижитал цаг тохируулгын эрчимтэй хөгжил

1980-аад оны өмнөх үед ихэнх машинууд ижилсэлтийн цагийг зохицуулахдаа механик дистрибьютерт тулгуурладаг байсан боловч эдгээр хэсгүүд хугацаа өнгөрөх тутам элэгдэж, цаг тооцох алдаа 5 градусаар нэмэгдэх асуудалтай байв. Авто үйлдвэрлэгчид кранкафтын байршил тодорхойлогч сенсор бүхий дижитал систем рүү шилжихэд цаг тооцох нарийвчлал маш их сайжирч 0.1 градусаас бага болсон. Энэ нь янз бүрийн жолоодох нөхцөлд илүү тогтвортой шаталтыг хангасан. 2022 оны EPA-ийн шинжилгээний дагуу энэхүү технологийн шилжилт нь шатахуун хэрэглэдэг хөдөлгүүртэй машинуудын азотын исэл (NOx) ялгаруулалтыг ойролцоогоор 32 хувиар бууруулсан. Мөн энэ нь өндөрлөл, агаарын температур, мөн шатахууны найрлага зэрэг хүчин зүйлсийн өөрчлөлтөнд үнэлэлт өгч, жолоочийн оролцоогүйгээр хөдөлгүүрийн удирдлагын блокт түгээвэр тохируулгыг хийх боломжийг олгосон.

Дохионы нарийвчлалыг хамгийн их байлгахын тулд сенсорын байршлыг үр дүнтэй болгох

Буруу байршил нь зохицуулалтын алдагдалд хүргэх бөгөөд жилд $2.1 тэрбумын тусламж, засварын зардалд хүргэдэг (NHTSA 2023). Техникчид солих үед лазерын эгнүүлэлтийн багажийг ашиглан үйлдвэрлэгчийн тодорхойлсон хязгаарын дотор нарийвчлалыг хадгалж, дохионы бүтэн байдлыг хадгалдаг.

Хөдөлгүүрийн голны сенсорын асаалт ба түлшний цацлагын цаг хугацаанд оролцож буй үүрэг

Хөдөлгүүрийн голны сенсорын дохионыг ашиглан искэрийг асаах ба түлш цацах үйл явцыг зохицуулах

Хөдөлгүүрийн эргэх хурдны датчик нь метроном шиг ажилладаг бөгөөд хөдөлгүүр хэр хурдан эргэж байгаа, поршнууд ямар байрлалд байгааг тасралтгүй мэдээлдэг. Энэ нь релуктор цагирганы жижиг шүднүүдийг илрүүлэх үед ихэвчлэн 1-2 градусын нарийн нарийвчлалтайгаар искэрийг авах цагийг зааж өгдөг. Мөн инглектийн вентиль эхлэхээс өмнө шатахууны зуурхайнуудыг нээх дохиог илгээдэг. Хэрэв энэ датчикт ямар нэгэн доголдол гарвал ихэнх орчин үеийн хөдөлгүүрүүд зөв ажиллахгүй, учир нь эдгээр дохионд үндэслэн ажиллаж, бүх зүйлийг зөв явуулахад маш их тулгуурладаг. Өнгөрсөн жил Counterman-ийн шатахууны системийн талаар судалсан судалгаа ч энэ үзэл баримтлалыг баталгаажуулсан.

Хөдөлгүүрийн эргэх хурдны датчикаас ирэх дохио цаг тооцооны ЕСU шийдвэрт хэрхэн нөлөөлөх вэ

Инженерийн хяналтын нэгж нь искрик болон түлшний зууралтын үргэлжлэх хугацааг тодорхойлохдоо крэнкафталын байрлалын уншилтыг хамгийн өндөр приоритеттой гэж үздэг. Хэрэв крэнкафт байрлах байрлалд зөвхөн 10% алдаа гарвал энэ нь искрикийн цагийг 3-5 градусаар хойшлогдож болно. Энэ жижиг алдаа нь түлш шатах үр дүнт чанарыг хэтэрхий их турбочилттой хөдөлгүүрт тодорхой харагдахуйц 12% хүртэл бууруулдаг. Камшафтын сензорууд нь аль цилиндрүүдийг ажиллуулахыг тодорхойлоход оролцох хэдий ч сенсорын уншилтуудын хооронд маргаан гарвал ECU нь үргэлж крэнкафтаас авсан мэдээлэл рүү буцдаг. Энэ нь блокийн дотор дээш доош хөдөлж буй поршенийг цаг тухайд нь зохицуулахад нарийвчлалтай крэнкафтын мэдээлэл хэр чухал болохыг харуулж байна.

Туршлага: Точны мэдрэгчийн нарийвчлалын хариу урвалыг ашиглан турбочилттой хөдөлгүүрт искрикгүй ажиллахыг багасгах

Шууд түлш шахагч турбо хөдөлгүүрийн 2023 оны судалгаа нь өндөр даралттай үед цахилгааныг 37%-иар бууруулахын тулд өндөр нарийвчлалтай хөдөлгүүрийн хий цоргоны сенсор ашигласныг харуулсан. Хий цоргоны хурдны бага хэмжээний хэлбэлзлийг илрүүлсэн нь цохиныг эрт илрүүлэх, динамик асаалтын тохируулгыг хийх боломжийг олгож, хүчтэй ачааллын өөрчлөлтийн үеийн шаталтын тогтвортой байдлыг сайжруулсан.

Цаг тооцооны нарийвчлалыг сайжруулахын тулд хоёр дахин импульсын сенсорыг хэрэглэх

Өндөр эргэлтийн тооны үед гарч буй шаардлагад нийцэхийн тулд орчин үеийн хөдөлгүүрүүд бага ба өндөр давтамжийн дохиог нэгтгэсэн хоёр дахин импульсын хий цоргоны сенсорыг байнга хэрэглэж байна. Энэ загвар нь 0.1 градусаас бага цаг тооцооны нарийвчлалыг бий болгодог бөгөөд 7000 эргэлт/мин-ээс дээш ажилладаг хөдөлгүүрүүдэд чухал юм. Манай судалгаанд дурдсанчлан, нарийвчлалтай цаг тооцооны удирдлагаар хэрэгжүүлснээр хийж үзсэнээр шилжилтийн хариу үйлдэлд 15–20% сайжрал гарч байгааг үйлдвэрлэгчид мэдэгдсэн.

Хөдөлгүүрийн удирдлагын блокийн хий цоргоны сенсорын мэдээлэлд хамааралтай байдал

Орчин үеийн хөдөлгүүрүүд хий цоргоны сенсорын хөдөлгөөний тэмдэгт мөр сенсор шатахуунд хяналт тавих, шатахууныг удирдах болон нөхцөл байдлын зохицуулалтын үндсэн эх үүсвэр болох ба үргэлжилсэн мэдээллийн урсгал нь янз бүрийн жолоодох нөхцөлд найдвартай хөдөлгүүрийн ажиллагааг хангана.

ECU-ийн гол хөдөлгүүрийн үйлдлүүдэд Харвах валны сенсорыг ашиглах нь

ECU нь цилиндр тус бүрийн искэрийн цаг хугацааг тодорхойлох, түлшний хольцын үргэлжлэх хугацааг тооцоолох, мөн замын налархайг зохицуулах болон дамжуулалтын шилжилтийг удирдахын тулд харвах валны сенсорын дохиог ашигладаг. Энэхүү мэдээлэлгүйгээр ECU нь стехиометр харьцааг хадгалах эсвэл урт хугацааны искэрийн алдааг урьдчилан сэргийлэх боломжгүй бөгөөд үйл ажиллагааны гэмтэлд хүргэдэг.

Хаалттай циклт системд харвах валны сенсороос ECU руу мэдээлэл дамжих процесс

Хаалттай циклт системд ECU нь хэмжилтийн өмнөх цаг хугацааны зураглалтай харьцуулан харвах валны мэдээллийг секундэд 4,000 удаа хүртэл давтана. Хазайлтыг илрүүлэх үед нэн даруй засвар хийнэ:

Энэ хурдан тохируулга нь ачаалал дор детонацийг урьдчилан сэргийлж, гэнэт хаалтны өөрчлөлттэй үед дагалдах чадварыг хадгалж байдаг.

Тохиолдолын судалгаа: Крэнкшофтын сенсорын гэмтлээс үүдэлтэй Ford EcoBoost хөдөлгүүрийн ECU-ын лимп горимд орох

1,200 Ford EcoBoost хөдөлгүүрийн шинжилгээний дүнд лимп горимд орох явдлын 63% крэнкшофтын сенсорын доогуур сигналд үүссэн. Сенсорын нарийвчлал 92%-иас буурахад ECU нь хамгаалалтын тогтмол цагт (5°–10° хойшлогдсон) шилжих бөгөөд механик гэмтлийг сэргийлэхийн тулд чадлын гарцыг 22–31% хүртэл бууруулдаг. Энэ нь крэнкшофтын сенсорын гэмтлийн оношилгооны шинжилгээнд баримтлагдсан.

ECU-д алдаа илрүүлэх алгоритмыг сайжруулах

Дараагийн үеийн ECU нь жинхэнэ сенсорын гэмтлийг цахилгаан соронзон саатлаас ялгахын тулд машин сургалтыг ашигладаг. Камшофтын сенсор, дооцох сенсор, турбо шахуургын хурдны оролтуудын өгөгдлийг харьцуулан шалгаж эдгээр системүүд нь өмнөх арга барилаас харьцуулахад буруу алдааны кодыг 41%-иар бууруулж, гэмтлийг тодорхойлох хугацааг 18 миллисекундээр хурдасгадаг.

Хий шахагчийн хөдөлгүүрийн сенсорын гэмтлийн шинж тэмдэг, оношлогоо болон үр дагавар

Ердийн шинж тэмдгүүд: Хөдөлгүүрийн шалгах индикатор, тогтворгүй ажиллаж байх, эхлүүлэх боломжгүй байх

Хий шахагчийн хөдөлгүүрийн сенсор муудаж эхлэх үед ихэвчлэн засварын шаардлагатайг харуулах дохио хаалттай нээлттэй харагдах бөгөөд хөдөлгүүрийн эргэлт минутанд 300-500 хооронд хэлбэлзэж тогтворгүй ажиллана. Энэ үед юу болдог вэ? Хөдөлгүүрийн удирдлагын систем цаг тооцоог итгэж чадахгүй болсоны улмаас искэрэх алдаанууд гарч ирнэ. Сенсор байршил заах буруу мэдээллийг компьютер рүү илгээх үед асуудал илүү хүнд болно. Ингэснээр автомашин эхлүүлэх үед түлшний шахуурга зохистойгоор ажиллахгүй болох бөгөөд зарим тохиолдолд жолоочийг бүрмөсөн замд үлдээхэд хүргэдэг. Механикууд энэхүү загварыг маш их таардаг бөгөөд мэргэжлийн статистиктаар харахад, буруу сенсорын улмаас гарч буй техникийн гэмтлийн бараг 10-ийн 4 нь хэрэглэгч тогтворгүй ажиллаж байна гэдгийг анх удаа мэдсэнээс хойш хэдхэн минутын дотор л гарч ирдэг.

Хий шахагчийн хөдөлгүүрийн сенсорын гэмтлийг илрүүлэх оношлогооны багаж болон аргачлал

Техникчид бүтэцлэгдсэн оношлогооны арга барилыг дагаж ажилладаг:

1. Кодын шинжилгээ : OBD-II сканерууд хэлхээ эсвэл сигналын асуудалтай холбоотой P0335–P0339 гэмтлийн кодыг татаж авдаг
2. Сигналын баталгаажуулалт : Осциллоскопууд OEM-ийн техникийн шаардлагад нийцүүлэн долгионы хэлбэр, давтамж, далайцыг үнэлдэг
3. Стенд дээрх шалгалт : Дотоодн цоорхойн бүрэн байдлыг шалгахын тулд температурын хүрээнд эсэргүүцлийн шалгалт (ихэвчлэн 500–1,500Ω) хийдэг

Инфра улаан туяаны эсвэл дижитал сенсорын хувьд дохионы дугуй дээрх байршил 0.5 мм-ийн дотор байх нь завсарлагатай дохио алдалтаас сэргийлэхэд маш чухал.

OEM болон зах зээлийн гаднаас ирэх сенсорын үзүүлэлт, найдвартай байдал

OEM мэдрэгчид нь хатуулагдсан эпоксидын баглаа боодолтой бөгөөд хатуу орчинд удаан хугацаанд найдвартай ажиллах боломжийг бий болгох ба ихэнх засвартай аналогуудтай харьцуулахад чийгшилтээс үүдэлтэй гэмтлийг 63% бууруулдаг.

Гэмтсэн кранкафтын мэдрэгчтэй машиныг богино хугацаа, урт хугацаанд ажиллуулахад үзүүлэх эрсдэл

Шууд нөлөөлөл

• түлшний зарцуулалт 9–14% буурна
• nOx ялгаруулалт 50% нэмэгдэнэ
• Цохилтын цаг хойшлохоос болоод искэртэгчийн эвдрэл хурдан явагдана

Урт хугацааны ажиллагаа

• Түлшээр бохирдсон тосноос болох дохиурлагчийн хаалтны гэмтэл (вязкозитэт 22% хүртэл буурна)
• ECU нээлттэй горимд шилжих бөгөөд ортоос гарах биетийн ялгаруулалт хоёр дахин нэмэгдэнэ
• 1,000 мильд дотор хоёрдогч бүрэлдэхүүн хэсгийн гэмтэл 78% магадлалтай

Катализаторын гэмтэх боломж ба засварын зардал нэмэгдэх

Тогтмол искэртэхгүй явдал нь шатаагүй хийг гаргалтын системд илгээж, катализаторыг хэт халуун болгоно. Лабораторийн туршилтаар дэд суурин температур 1,472°F (800°C)-аас дээш 15 минутаас илүү үргэлжлэх үед керамик бүтэц унаж задардаг. Засварын нийт зардал дунджаар $1,880 байдаг бөгөөд энэ нь сенсорын солилт ($145–$410) ба катализаторын солилтын зардал ($1,200–$2,200) орно. Турбочихэлттэй загваруудын 42%-д нэмэлтээр гаргалтын коллекторыг засварлах шаардлагатай болдог.

Хөдөлгүүрийн цилиндрийн хийх хэмжилтийн нарийвчлал нь түлшний үр дүнтэй ашиглалт, ноцох ургацын хаягар, удирдлагын чанарт яаж нөлөөлөх вэ

Цахим хугацааны бага алдаа нь түлшний хэмнэлтэнд томоохон алдагдал учруулдаг

Бага зэрэг нарийвчлалгүй байдал — 0.5-градусын хазайлт — нь түлшний үр ашигт сайжруулах чадварыг муутгаж болно. Салбарын судалгаа нь гажуудсан хэмжигчийн дутагдал нь түлшний хэрэглээг 2.8%турбочаргертэй хөдөлгүүрт нэмэгдүүлдэг. Хийх хэмжигчийн импульсын өргөн нь шууд цилиндрийн эргэлтийн хурдны мэдээлэлд үндэслэдэг тул цахим хугацааны алдаанууд стехиометрийн шаталтыг алдагдуулж, ECU-г дутуу түлшний стратегиудаар засварлах шаардлагатай болгодог.

Хэмжигчийн нарийвчлал, агаар-түлшний харьцааг зохицуулах хоорондын холбоо

Хөдөлгүүрийн циклийн горимд ажиллах үедийн агаар-түлшний харьцааг ойролцоогоор 0.25% нарийвчлалтай байлгахын тулд крэнкашафтын байрлалыг зөв тохируулах нь чухал. Эдгээр дохионд хоцрогдол эсвэл тогтвортой бус байдал гарвал искэрийн дутагдал үүсэх ба шатаагүй түлш каталитик конвертерийг дамжин өнгөрч, гидрокарбайд хүргэх нь хэвийнхөөс хол давж, хүртэл 1,200 ppm хүрч болно. Энэ хэмжээ ЕРА-ийн 100 ppm-аас бага байх стандартыг хэтэрүүлсэн байна. Ихэнх хөдөлгүүрийн удирдлагын системүүд энэ асуудлыг энгийнээр түлшийн хольцыг хэвийнхээс илүү баяжуулан засварладаг. Гэсэн хэдий ч энэ шийдэл нь жийрэгдэлтийн үр дүнд 3-5 миль/галлоны хоорондох түлшний үр ашгийг алдуулдаг.

Туршилтын тохиолдол: Toyota Camry-д сенсорыг солих өмнө болон дараах ялгаатай үр дүнгийн харьцуулалт

Крэнкашафтын сенсор муудсан Camry-г 2023 онд үнэлсэн үед сенсорыг солихад илт сайжралт гарсан:

ECU-ийн хариу үйлдэл сайжирч, катализаторын ажиллаж эхлэх хугацаа богиносож, хөргөгдсөн байдалд гарах хийн ялгаралтыг бууруулсан нь 41%, иймд сенсор нь ажиллагаа болон орчин үеийн стандарт шаардлагад нийцэх чухал рөл гүйцэтгэдэг.

Түгээмэл асуулт

Хөдөлгүүрийн дэлхийн тэнхлэгийн байршлын сенсор гэж юу вэ?

Хөдөлгүүрийн дэлхийн тэнхлэгийн байршлын сенсор нь хөдөлгүүрийн дэлхийн тэнхлэгийн эргэлтийн хурд болон байршлыг хянах бөгөөд шаталтын цаг хугацаа, түлшний нийлүүлэлтэд мэдээлэл хангамжийг хангана.

Дэлхийн тэнхлэгийн сенсор машины ажиллагаанд ямар нөлөө үзүүлдэг вэ?

Сенсор нь искэрийн цахилгаан ба түлшний зохицуулалтад чухал мэдээлэл өгдөг бөгөөд ингэснээр хөдөлгүүрийн үр ашиг, хийн ялгаралт, нийтлэг удирдлагын чанарыг сайжруулдаг.

Дэлхийн тэнхлэгийн сенсор муудахын шинж тэмдэгүүд юу вэ?

Ердийн шинж тэмдгүүдэд инженерийн гэрэл асах, жийрэгдэлтэй ажиллах, эсвэл асаах боломжгүй болох нөхцөлүүд орно. Мөн искэрийн алдаа, цаг хугацааны алдаа гарах нь чухал заагч болно.

Хөдөлгүүрийн цилиндр тэнхлэгийн сенсорын гэмтлийн үед гарах зардал юу байдаг вэ?

Засварын зардалд сенсорыг солих ($145–$410), катализаторыг солих ($1,200–$2,200) болон гар урт хоолойн засварын зардал орох магадлалтай.